薄煤层开采.doc

薄煤层开采 前 言 中国是世界上煤炭资源最丰富的国家之一，但是我国煤层赋存条件多样，开采条件比较复杂，地理分布也不平衡。由于我国属于发展中国家，原来的工业基础比较薄弱，从而决定了我国煤矿的建设方式、采煤方法和管理体制具有多层次多类型的特点。新中国成立以后，党和国家十分重视煤炭工业的发展，作出了一系列的决定，为我国煤炭工业的发展开辟了个广阔的前景。尤其是十一届三中全会以后，随着市场经济的改革开放，给煤炭二工业发展带来了新的生机.但是自从煤炭行业进入市场经济后，煤炭行业整体困难，企业追求经济利益的情况下更很少有煤矿开采薄煤层。从而限制了薄煤层开采工艺和技术装备水平的提高，以致全国薄煤层开采比重呈逐年下降趋势，大量薄煤层储量处于呆滞状态。薄煤层不能及时合理开采，必然造成资源浪费，缩短矿井服务期限，影响矿区可持续发展，降低国家对煤矿建设投资的回报率，给国家带来的损失是相当大的。因此如何创出薄煤层大量开采之路，保证高产高效矿井可持续性发展，是全国煤炭行业所关注的重要问题之一，薄煤层开采己越来越引起人们的重视，提高整个矿区薄煤层的开采能力，实现高产高效和可持续发展己成为主要研究发展方向。 第一章薄煤层开采技术现状 1.1国内薄煤层开采技术现状 据“七五”期间对全国97个统配局矿的统计，薄煤层可采储量为61.t，约占煤炭总可采储量的19，其中0. 8-l. 3m的缓倾斜薄煤层占73.4,中硬以F的薄煤层层数占总层数的64.59，总的来说，我国0. 8-1. 3m的中硬以下的薄煤层占大多数，这些煤层有条件实现机械化开采。据1985-1995年度煤矿机械化生产年度报告，1985年1. 3m以下薄煤层回采产量为3990万t，占该年度回采总产量的12.29, 1995年为3487万t，占有率下降到9.32，与薄煤层储量占有率19相比相差比较大，而且呈逐年下降的趋势。造成薄煤层回采产量下降的原因，有的是积压未采，有的是违反开采程序“采厚丢薄”，有的则是被注销。1995年度全国国有重点煤矿1.3。以下薄煤层回采工作面个数285.04个，月平均产量10194t. 1995年度，我国国有重点煤矿的采煤机械化程度达到71.58，而其中薄煤层的采煤机械化程度又比中厚煤层的采煤机械化程度低得多。据统计，我国煤层的可采储量占总可采储量的比例，缓倾斜煤层为85.95倾斜煤层为10. 16，急倾斜煤层为3.8。我国煤炭产量的绝大部分来自缓倾斜煤层，在总产量中占84.9。在缓斜煤层中，薄煤层的储量约占20 ，但薄煤层的产量只占10左右，远远低于其储量所占的比例，并且产量比重有进一步下降趋势。缓斜薄和极薄煤层开采是一个全局性的问题。纵观全国形势，薄煤层的开采越来越突出，己是一个急待解决的问题。对全国86个统配矿务局的586处矿井的统计表明，有80个局455处矿井赋存有薄和极薄煤层，其中铁法、双鸭山、鸡西、七台河、淄博等局薄煤层比重较大，峰峰、焦作、西山等局薄煤层也占相当比重，徐州、充州、大同、新坟、枣庄以及华北、华东的许多矿区也面临薄煤层的开采问题。 1.2薄煤层高产高效开采技术问题的提出 我国薄和极薄煤层的开采经历了几个发展阶段，50年代我国在薄和极薄煤层中主要使用炮采工艺。60年代开始使用深截深截煤机掏槽爆破落煤，平面环行式薄煤层输送机运煤，人工装煤，木对柱或丛柱支护顶板，回柱绞车放顶的工艺系统。在鸡西、淄博等矿区出现了爬底式改装MLQ--64型薄煤层采煤机。面单产达6000-8000t/月，回采工效达2-4t/工，比炮采工作面提高了。0.5-1.倍。 近些年来，特别是在中厚煤层的开采上，可以说有了突飞猛进的发展。采煤机械得到了大量的更新和改造，大功率、大工作阻力、重型设备所占的比例越来越大，单产水平得到了迅速的提高。为我国整体工业的发展作出了巨大的贡献。然而，随着中厚煤层开采量的不断加大，中厚煤层的储量越来越少。从我国己探明的煤田赋存情况来看，大多数煤田中，中、厚煤层与薄煤层的赋存总是各自占据着一定的比例，有的煤田中，中、厚煤层占的比例较大，有的煤田薄煤层占的比例较大，而目前我国在薄煤层的开采上相对比较落后，基本上采用的仍然是放炮落煤单体液压支柱支护，或是水力采煤，单产水平一直很低。上世纪末根据中厚煤层开采的经验，采煤设备厂商开发了针对薄煤层开采的滚筒式采煤机和与之相匹配的液压支架及运输设备，但滚筒采煤机由于受到截深和牵引速度的限制，在单产上与中厚煤层的单产要小的多。近年来，各大局矿厚、薄煤层开采速度不相适应的矛盾日益突出，特别是薄煤层作为解放层开采的矿井，山于薄煤层开采速度缓慢，造成下层厚煤层资源积压，影响整个煤炭工业的协调发展。 1.3研究内容 1薄煤层的开采概况 2自动化刨煤机核心技术与设备配套接合界面的研制 3端头支架自动化控制的研制 4两顺煤巷安全经济锚杆支护技术 5薄煤层自动化回采工作面工业性试验 全自动刨煤机无人工作面高产高效采煤技术,实现采煤机械化、自动化是我国煤炭工业发展的方向，目前厚煤层、中厚煤层的开采已基本实现了机械化，正向自动化方向迈进，而目前我国薄煤层开采的技术还比较落后，机械化水平低，装备条件差，工作面作业空间狭小，工作条件恶劣，掘采比例大，经济效益差，特别是在当前市场经济条件下，使得许多薄煤层被暂弃不采，薄煤层不能及时合理地开采，将造成煤炭资源的严重浪费，使矿井服务年限缩短，为了保证煤炭行业的可持续性发展，研究探索薄煤层开采技术，开拓出一条薄煤层高产高效之路，是煤炭行业所共同面临的问题。 近几年来，铁法煤业集团公司紧紧依靠科技进步，不断加强高产高效矿井建设，采煤机械化程度和原煤生产能力迅速提高，但是中厚煤层的高强度开采与高产高效矿井可持续发展之间的矛盾日趋明显，为了确保企业健康、可持续性发展，铁法煤业集团公司在解决薄煤层开采的问题上率先迈出了一步，2000年9月，铁法煤业集团公司与德国采矿技术公司DBT及国内科研院所合作，引进了我国第一套全自动化刨煤机综采系统，此套系统引进了德国，DBT公司的刨煤机、输送机及计算机远程控制等先进技术，其余配套设备均由国内各生产厂家协助制造，该套设备先后应用于小青矿和晓南矿，并取得了良好的经济效果。 在总结第一套刨煤机系统应用经验的基础之上，铁法煤业集团公司于2002年9月从德国DBT公司又引进了第二套全自动化刨煤机综采系统，2003年7月8日装备于晓南矿W3410工作面，此套设备在技术上作了诸多改进，增强了对地质条件的适应性 1工作面的前后端头液压支架由人工操作改为由自动化程序控制，与工作面支架一起实现了自动移架和推溜功能。 2工作面内液压支架的调平系统由人工操作改为自动化程序控制，在生产中更有利于操作人员对液压支架的支撑状态进行合理调整。 3刨头的最大调整高度由1. 675 m增至2. 06 m,减小了因煤层厚度对刨煤机应用的限制。 此套设备具有体积小，通风阻力小等优点，便于瓦斯管理和降低粉尘，工作面可以实现无人作业，有利于工作面的安全生产。 第二章刨煤机工艺 2．1刨煤机工作面基本情况 1.工作面概况 W3410工作面位于晓南矿西三采区北部，南部为已回采完毕的W3409工作面，北部和西部尚未开拓，东部为F23-1号断层;工作面为单斜构造，煤层倾角3-10度，所采煤层为4-2煤层，工作面煤层赋存较稳定，煤层厚度1. 03-2. 50 m，平均厚度1. 7 m，煤层硬度f2-3,煤层容重1. 65 t/m3，节理层理发育;工作面走向长度216 m，倾向长度954 m，可采储量68万t. 工作面基本顶由砂砾岩、粗砂岩组成，平均厚33 m;直接顶由细砂岩、粉砂岩组成，平均厚4.3 m;伪顶由泥岩、炭质岩组成，平均厚0. 22 m;底板由泥岩、粉砂岩及中砂岩组成，平均厚1.2 m.工作面运回顺均为矩形巷道，采用锚杆、金属网、钢筋梯联合支护，巷道宽度运顺5.6 m回顺5. 0 m,巷道高度均为2.8 m . 2.工作面设备布置 W3410刨煤机工作面设备布置如图1所示。 刨煤机Gleithobel 9一38 Ve/5. 7型滑行刨， 1刨体长度2712 mm，高度8002060 mm，采用不同厚度调整块及刨体内部的蜗杆对刨体高度进行调整，额定生产能力900 t/h，运行速度，高速1. 76 m/s，低速0. 88 m/s;电机功率2X315 kW，冷却方式，转子水冷。 2输送机PF3. 0/822型中双链封底侧卸式刮板输送机，并做刨头运行轨道，可弯曲度，水平1. 20，垂直60,额定生产能力900 t/h，电机功率2X400 kW，双速，水冷。 图1工作面设备布置示意图 1.刨煤机;2.运输机;3.液压支架;4.调节支架;5.端头支架;6.转载机;7.破碎机;8.皮带机;9.变电列车 3转载机SZZ800/315型中双链桥式转载机，输送能力1800 t/h，电机功率315/160 kW . 4破碎机PCM160型锤式破碎机，破碎能力2000 t/h，电机功率160 kW . 5液压支架ZY5200- 08/18D型液压支架，支撑高度0. 8-1. 8 m，推移步距750 mm，初撑力3880 kN，工作阻力5200 kN，控制方式为电液控制。 6端头支架ZY6200-18/32型液压支架，支撑高度1.8-3.2m，推移步距初撑5232 kN，工作阻力6200 kN，控制方式为电液控制和手动控制。 7泵站乳化液泵GRB315/31. 5型五柱塞泵，公称压力31. 5 MPao 喷雾泵WPB型三柱塞泵，公称压力2. 5 MPa o 2.2刨煤机工作面回采工艺 刨煤机在工作时，刨头在无极圆环链即刨链的牵引下，沿着安装在输送机中部槽上的导轨运行，刨刀将煤壁刨落，刨落的煤在刨头犁形斜面的作用下被装入输送机运出工作面;传统采煤机设备由于截深较大，其回采工艺要求也十分严格，而刨煤机的截深远远小于采煤机的截深，从而减小了刨煤机在回采工艺上的局限性，经过现场反复摸索和实践，现井下采用端头斜切进刀，工作面往返刨煤方式刨煤，然后合理调整两端头和中间段刨深使工作面输送机达到平直状态。刨头在工作面往返自动运行及液压支架的各种动作和输送机的推移均由计算机远程控制系统进行控制，工作面内每3个支架上安装一台PM4支架控制单元，每台支架上配有电磁阀和推移测控杆，用以实现支架的各种动作，每个PM4控制单元均有自身的地址和编码，当刨煤机通过当前支架一段距离后，PM4开始控制工作面支架进行各种动作，当推移千斤顶剩余行程小于下次刨深时，液压支架就会自动前移;运输机的推移距离由上行和下行刨深决定，每次输送机的推移量即为下次的刨深。 在刨头运行轨道采空区一侧安装在液压支架推移杆上的调斜千斤顶用来实现底刨刀的调斜，在正常生产中调斜千斤顶用人工操作，使刨头下切或上仰，以适应工作面在纵向上的起伏不平。 2.3刨煤机应用情况及经济效益分析 全自动化刨煤机工作面经晓南矿与德国DBT公司联合对设备进行调试后，经双方协商确定从2003年8月18日正式试生产后，至9月17日历时一个月，共生产28 d其9月5--7日三天矿井停产检修，共生产煤炭157292万t，工作面推进246 m，平均日产5617 t，平均日推进8. 8 m，平均回采工效172. 488 t/工，其中8月22日创出了日产8055t，日推进11. 3 m的薄煤层刨煤机产量最高记录。 2. 4人员工效对比 综采工作面与刨煤机工作面正常情况下月产量都约为重4万t左右，但由于刨煤机工作面为自动化生产，因此较普通采煤方法节省了许多人力，所以刨煤机工作面的人工效率普遍高于综采工作面的人工效率。对比情况如表1、表2. 通过以上比较可以看出刨煤机工作面的人员较采煤机工作面人员少18人，晓南煤矿综采工作面人工效率最高为159. 164 t/工，W3410刨煤机工作面的人工效率最高为192. 073 t/工，是采煤机工作面人工效率的1. 2倍。 2.5经济效益对比 1吨煤直接成本对比 由于刨煤机可以充分利用煤层的层理和节理刨煤，耗能少，其回采工艺简单，加之自动化生产，科技含量较高，使刨煤机工作面吨煤直接成本显低于采煤机工作面吨煤直接成本。对比情况如表3,表4。 W3410工作面储量为68万t，通过以上比较可以看出，利用刨煤机回采较利用采煤机回采共节约直接成本230万元。 2煤质效益对比 W3410工作面采高为1. 7 m，如利用采煤机回采，由于受采高限制，采煤机将沿工作面割600 mm厚的岩石，会使煤炭灰份增加150a，严重影响煤质，而刨煤机刨头的高度正适合于W3410工作面采高，减少了外来研石的混入，保证了煤质，较利用采煤机回采多创效益1200多万元。 2.6采煤方式的对比 刨煤机刨煤为静力刨煤，成块率较高并可以充分利用煤层的层理和节理刨煤，耗能少，而且煤尘生成量较少，刨煤机采用定高开采，浅截深多循环落煤方式，易于维护顶板。刨煤机结构简单，易于维护，操作和监控系统在工作面顺槽内，便于操作，工作面可实现无人作业，最大限度地减少了工人劳动强度和伤亡事故的机率，有利于煤矿的安全生产。 2.7 刨煤机煤机适用的地质条件 1煤层厚度 煤层厚度与刨煤机的工作状况有直接关系，如煤层厚度均匀，可以按固定的刨头的高度来刨煤，但在实际生产中煤层厚度一般在一定范围内是变化的，遇到煤层厚度变化时，可以通过调整刨头的加高块或刨刀塔来适应，当煤层厚度超过刨头的最大高度时就给刨煤带来困难。 2煤层硬度 煤层的硬度是刨煤机应用的一个重要指标，同时也应考虑煤层构造的复杂性，煤的可刨性，煤岩性质等条件，充分利用煤层节理分布。本套设备可利用调整刨深的大小来适应煤层的不同硬度，W3410工作面上行刨深设置30 mm，下行刨深设置50mm时，刨煤效果最佳。 3顶底板条件 顶底板是制约全自动化刨煤机的重要条件，由于此套设备的升架、降架、推溜、拉架均由自动化设备控制，因而当顶板条件不好时顶板不易维护，需及时调整局部参数，当底板较软时，支架底座容易陷入底板，拉架阻力较大，会使自动拉架功能受到一定限制。 4瓦斯、煤尘 因刨煤机截深小，工作面瓦斯均匀涌出，所以刨煤机更适应于高瓦斯及有煤与瓦斯突出的矿井，由于刨煤机是静力刨煤，煤尘也少，因此瓦斯、煤尘不是使用刨煤机的限制条件。 5水文地质条件 矿井水文地质条件对刨煤机的应用也有一定的影响，如顶板淋水，不利于对刨煤机的各种精密设备的维护和管理，如底板有水，容易造成底板松软，自动拉架困难，会制约此套设备的全自动功能。刨煤机应用的效果与体会 1两套全自动化刨煤机在晓南矿的成功应用，标志着铁法煤业集团公司全自动化刨煤机的应用技术走向了成熟，填补了我国薄煤层的自动化开采的空白。 2现铁法矿区有1. 5 m厚煤层储量6.2亿t,2. 0 m厚以下煤层10亿t，尤其晓南矿二水平投产后为刨煤机的应用提供了广阔的前景，保证了铁煤集团可持续发展。 3刨煤机静力刨煤，成块率较高定高开采，使外来岩石不易混入，保证了煤炭质量，提高了经济效益，对矿井的高产高效建设具有重要意义。 4对薄煤层的开采，尤其是在一井一面的情况下，保证了资源合理有序地回收，使开采程序更加合理，并延缓了矿井的服务年限。 5先后有充州矿业集团、晋城煤业集团、西山煤业集团等许多兄弟煤矿、企业来矿考察、调研和学习全自动化刨煤机的应用技术，全国薄煤层煤炭储量61.5亿t，占全国煤炭储量的20，铁法煤业集团公司全自动化刨煤机的成功应用必将推动我国薄煤层开采自动化进程，对保证煤炭行业可持续发展具有重要意义. 第三章螺旋钻工艺 3.1螺旋钻采煤法 1.螺旋钻采煤法在我国刚刚起步,主要用于薄煤层开采,它属于一种无人工作面开采方法。其最大特点是仅在巷道中用螺旋钻采煤机即可将两侧5070m范围内的煤采出。工人在支护条件良好的巷道中工作,彻底地改变了薄煤层回采工人在工作面内爬行的工作状况,安全有了可靠的保障。 2.螺旋钻采煤机是在用于露天开采的螺旋钻机的基础上逐步改造成型的。自20世纪70年代开始,原苏联在这方面做了大量的研究试验工作。在20世纪90年代末期,乌克兰在原有的基础上研制出2种新型的螺旋钻采煤机,并准备批量生产形成规模。1998年我国从俄罗斯进口2台BEY-3M型螺旋钻采煤机,并在徐州矿务局韩桥煤矿进行了井下工业性试验。 最近,新汶矿务局也准备从国外进口螺旋钻采煤机,用于开采薄煤层。 3.2螺旋钻采煤机 1.工作原理和技术参数 螺旋钻采煤法的关键设备是螺旋钻采煤机。图1是乌克兰研制的BEY-3M型螺旋钻采煤机,1998年在该机型基础上又研制出2种新型的螺旋钻采煤机,其主要技术参数可见表1。这2种型号螺旋钻采煤机的工作原理、结构和开采工艺基本相同,都采用电机主传动、液压推进的工作方式,并由主机、钻具、多功能操作台、单轨吊、支撑液压千斤顶、钻机行走履带,接长和叠放螺旋钻杆的装置、液压泵站和风机等组成。 2 工作方式和结构 1螺旋钻采煤机可以从巷道两侧双向钻孔采煤,不需要辅助的转载设备便可回收落煤。该设备装有变量液压泵,用于驱动钻架座和退钻座的移动机构、钻机固定机构和定位机构,以及移动和操纵钻机。该机工作时,用设在机架四角4个液压千斤顶支撑在巷道的顶底板间,用来支撑钻机;另外用2个侧向液压千斤顶承受钻进时的推力。钻机由履带行走机构在巷道内移动。 2螺旋钻采煤机的工作机构是螺旋钻具,它由钻头和成对的螺旋钻杆组成。钻头和部分可根据不同的开采和地质条件安装24个钻头,平行地钻进24个钻孔,并能部分地破碎各钻孔间的煤柱。这样钻孔的宽度可从1.14m调整到2.77m,使它的效率和煤炭资源回收率得以提高。钻具上装有5种传感器,分别监控钻孔内的瓦斯浓度、钻头旋转扭矩、钻孔间的煤柱、钻孔导向、钻头与煤层顶底板岩层间隙等情况,并通过多功能控制装置实现集中控制,较好地解决了钻孔的导向、孔内的瓦斯稀释和喷雾防尘等问题。在高瓦斯矿井,在钻机推进过程中螺旋钻杆将通风和喷水的软管系统带入钻孔内见图2,并用单独的局部扇风机向孔内压入新鲜风流,用喷水管在钻孔内喷雾,使钻孔内的瓦斯浓度和粉尘含量达到安全标准。螺旋钻杆包括顶端螺旋、直线螺旋和连接部分。螺旋钻杆的最大螺旋叶片直径为480mm,可与直径525mm的钻头相匹配。用直径625和750mm的钻头时,在中间段的钻杆上应安装可拆卸的刮板。装设这些刮板后,在螺旋钻杆的叶片与孔壁之间存在间隙的情况下也能将煤从钻孔中输出来。螺旋钻采煤机的工作效率除了与开机钻孔时间有关外,还同钻孔深度有关。影响螺旋钻采煤机钻孔深度的主要因素是推力、动力和钻孔的偏斜。 3乌克兰的科研人员将英国Collins采煤机与螺旋钻机结合起来,将Collins采煤机的单钻头单钻杆改为三钻头双钻杆;将非动力切割改为动力切割;在钻头与推杆间增加了调整油缸,使钻头能够上下左右摆动,较好地解决了钻孔偏斜问题;同时增大了螺旋钻采煤机的推力和动力,使螺旋钻采煤机的钻进深度由原来的40m提高到70m。但由于钻杆是由1.0m2.0m的短钻杆连接而成,当钻孔深度超过30m后,钻杆连接机构之间的间隙将会导致钻杆的整体刚度降低,使钻进方向发生偏斜。 为此,乌克兰顿涅茨克煤炭科学研究所研制了一种导向装置见图3,可确保螺旋钻采煤机比较稳定地将钻孔打到设计深度。这种导向装置是在钻杆上设计一套导向支撑柱,可使钻机在煤层的垂直和水平两个方向实现定向钻进。导向柱的伸缩量,可根据钻头的直径选择。 4为了提高螺旋钻采煤机的回收率,德国提出一种方法如图4所示,它通过摇控装置使钻头在钻孔内偏转一定的角度,在回撤时使钻头可继续落煤。图4a所示是通过摇控装置使钻具的一个钻头偏转一个γ角度,这样可单侧扩孔落煤。另一种方法是通过摇控装置使2个钻头同时偏转,与孔中心线成γ角,便可双向扩孔落煤如图4b所示。 螺旋钻采煤机附带有单轨吊,使钻杆安装、拆卸和搬运实现了机械化,减少了辅助时间,提高了它的有效利用率。 3.3回采工艺 螺旋钻采煤机系统可能是一种最简单的薄煤层采煤方法,在巷道中安装好螺旋采煤机和输送机后,只需要3个人便可生产。当螺旋钻采煤机在煤层钻进时,钻下的煤由螺旋叶片带出,卸入巷道中,由刮板输送机运出;专用局扇提供压入式供风,解决钻孔内的瓦斯问题;风筒上附带有高压喷雾管路,以解决降温及防尘问题;根据钻具上传感器反馈回来的信号,工作人员通过多功能操作台调节、控制钻进速度和钻孔方向。螺旋钻采煤机单向钻进深度70m左右,可在同一巷道前后安装2台设备,分别回采巷道两侧的煤层;也可在2条相距140145m巷道中分别安装1台设备相对回采两巷间的煤层。为了提高螺旋钻采煤法的生产效益,达到集约化生产,可在两条相距140145m的巷道中分别安装2台螺旋钻采煤机,前边1台回采两巷间的煤层,后边1台回采巷道另一侧的煤层,如图5 钻孔区的顶板管理有3种方法在巷道双侧回采时,每侧的2钻孔间应根据顶板岩性及矿压情况留025m06m隔离煤柱;在两条巷道对采时钻孔底部可根据顶板岩性条件不留煤柱或留45m煤柱。回采后应将所有的钻孔孔口封闭。对于要控制地表下沉的工作区域,可利用螺旋钻采煤机反转或专用的充填机将矸石充到钻孔内,可每隔2个或3个钻孔充填一个钻孔。 3.4经济和社会效益 1.螺旋钻采煤法的产量 螺旋钻采煤机的钻头直径为525750mm,按700mm计算,钻孔宽度按2.0m,煤密度1.4t/m3钻孔深度70m计,则一个钻孔的产量约为137t。螺旋钻采煤机钻进速度为0.54.5m/min,按1.5m/min计;退钻速度为3.006.42m/min,按4m/mi计。钻进70m需用约50min,退钻为17.5min,考虑到接钻杆和拆钻杆时间,钻进一个孔按1.5h计退钻杆按1.0h计,移设按1.0h计,每钻采一个孔约用3.5h。如按1天3班,每班回采两个70m的钻孔计算,每班1台设备可产275t煤, 1d可产825t年产约25万t。采用集约化生产的方法,在两条巷道中用4台螺旋钻采煤机同时生产,年产可达10万t。 3.5工效 每台螺旋钻采煤机需配置34个人, 4台为1216人,每班再安排4人负责输送机, 1名带班班长共计21人。每班出煤1 100t,工效为524t/工。目前国内回采薄煤层的直接工效一般为45t/工,其工效可提高近10倍。 3.6 初期投资 螺旋钻采煤法的主要设备是螺旋钻采煤机,其余在巷道中的设备和系统与长壁开采基本相同。目前从乌克兰进口1台新型的螺旋钻采煤机约需120150万元人民币。国内装备一个150m长的薄煤层高档普采工作面,单体支柱、泵站和管路系统约需用150万元,采煤机约需100万元,输送机约需40万元,合计为290万元。因此,即使从乌克兰进口4台新型的螺旋钻采煤机,初期投资约为高档普采的1.652.1倍,但产量、工效却有较大的提高。 3.7 社会效益 该采煤方法的实现可极大地改善薄煤层回采工人的工作条件和安全状况。工人不用在潮湿、狭窄及低矮的工作面中爬行工作,在支护可靠、工作空间宽敞的巷道中就可将煤采出。 第四章存在的问题及经济分析 4.1 存在的问题及在我国的应用前景 螺旋钻采煤法同其机是从回采煤柱开始的,用于采煤工作面的时间不长,所以还存在一些问题 1要求巷道净断面大于9m2,掘进时需要挑顶、卧底才能满足螺旋钻采煤机的回采工艺要求因而岩石工程量较大,存在采掘比例失调的问题。 2虽然对钻孔偏斜问题采取许多的措施,但是钻孔一旦偏斜,很难立即发现,等发现时已经出现较大的问题。 3在装卸钻杆时劳动强度大,需要较长的时间,影响该设备的效率。现在经过乌克兰一些专家研究试验,对老式螺旋钻采煤机进行了改进,找到了一些解决问题的办法,并认为1998年研制成功的新的3M和K2M型螺旋钻采煤机将会批量生产形成规模。 我国薄煤层可采储量较大,约6 150Mt,占煤层总可采储量的19,特别是南方及需要开采解放层的局矿和一些老矿井,薄及极薄煤层必须开采,而且薄煤层、极薄煤层的煤质一般较好。如果仍采用传统的劳动密集型方式开采薄煤层,工人劳动强度大,安全威胁极大。所以应针对不同条件选用不同的机械化生产,实现技术密集型,不断降低工人劳动强度和减少劳动力,是薄煤层开采适应市场经济的基本途径。而螺旋钻采煤法则是开采薄及极薄煤层较为理想和较新的开采方法,既能实现无人工作面开采,又能极大地提高劳动生产率,从而提高企业经济效益。由于该面底板松软,支柱钻底量超过100mm,在回采中采用支柱穿铁鞋的办法得到解决,铁鞋规格为直径300mm。 4.2经济技术分析 1试验期间,工作面3个月累计出煤16.2万t,平均单产5.40万t,最高日产2 587t,最高月产5.4374万t,平均工效29.679t/工,平均成本3.703元/t,全年共产原煤54.6319万t。 2工业性试验和生产期间中,没有发生过冒顶和人身事故。 3下分层自然胶结顶板,在上分层回采时不铺设金属网,以铺金属网的材料费1.75元/kg计算, 1个面就节约资金35.635万元。 4该面“两机一柱”设备选型合理,经济实用、维修方便。 5与同条件的炮采相比,经济效益显著,年产量提高2.26倍,工效提高4.65倍。 第五章结论 我国薄和极薄煤层的开采技术发展缓慢，分析原因有两个方面的因素一是客观因素，二是人为因素。 客观因素是薄煤层作业工作面空间小机械化开采困难，对薄煤层机组要求条件高，不但要求机组外形尺寸小，而且要求功率大、性能可靠、结构简单、对顶底板的适应性强、机械故障率低。目前我国薄煤层机组的设计制造水平还存在不少问题，急需强力、高性能、高效率、自动化程度高的采煤机械设备。 人为因素对影响薄和极薄煤层的开采是不可忽视的。有些局矿因储量丰富，地质条件好，不重视薄煤层的开采。有些地区对1m以下的煤层不采或很少开采，从指导思想上就不重视薄煤层开采即采厚丢薄。 近年来，各集团公司紧紧依靠科技创新，加强高产高效矿井建设，大力发展综合机械化采煤，机械化程度非常高，企业经济效益稳步上升，实现了高效、快速、全面发展。但是随着采煤机械化的快速发展，矿区中厚煤层储量比例日渐下降，相对1. 5m以下薄煤层储量比例上升。所以，在国内尚无薄煤层高产高效开采技术条件下，中厚煤层的高强度开采与高产高效矿井持续性发展之间的矛盾己走向极端。在于薄煤层开采作业空间小，技术装备落后，工作条件恶劣，掘进率高，回采效率低，经济效益差。除特殊短缺煤种外，大部分薄煤层均被暂时放弃。通过以上的分析我们知道我国大部分薄煤层都属于停滞状态，从而不但缩短了矿井的服务年限也浪费了煤炭资源。为此我们要研究与摸索出比当前更有利的薄煤层技术更有利的开采技术与方法。为煤炭行业的发展道路而前进。 参考文献 1. 徐永析中国采煤方法图集，中国矿业大学出版。 2. 周峰螺旋钻机无人工作面采煤工艺 3. 黄成鳞全自动刨煤机无人工作面高产高效采煤技术，矿山压力与顶板管理2003 4. 徐涛薄煤层刨煤机综采成组定量推进系统，矿压与顶板管理2000 14